Mã hóa và xác thực

Phương thức mã hóa khóa chung tiêu biểu là AES, vì dùng cùng một khóa để mã hóa và giải mã nên xử lý nhanh, được dùng để mã hóa bản thân truyền thông hay tệp. Phương án 2 là mô tả về phương thức mã hóa khóa công khai. Phương án 3 là mô tả về hàm băm, vì không dùng khóa nên không phải là mã hóa. Phương án 4 cũng là số lượng khóa của phương thức mã hóa khóa công khai; với phương thức khóa chung thì cần n(n-1)/2 chiếc.

Số lượng khóa cần thiết cho phương thức mã hóa khóa chung là n(n-1)/2, nên 50×49÷2 = 1225 chiếc. 100 chiếc là giá trị 2n khi cùng 50 người đó dùng phương thức mã hóa khóa công khai. 2450 chiếc là giá trị quên chia 2 của 50×49. 4950 chiếc là giá trị n(n-1)/2 của trường hợp 100 người — đều sai.

Trong phương thức mã hóa khóa công khai, mỗi người giữ 2 chiếc là khóa công khai và khóa bí mật, nên tổng là 2n = 2×50 = 100 chiếc. 1225 chiếc là giá trị n(n-1)/2 của phương thức mã hóa khóa chung. 50 chiếc là nhầm mỗi người 1 chiếc. 2500 chiếc là bình phương của n — đều sai. Số khóa càng tăng chậm hơn phương thức khóa chung khi số người tăng lên chính là ưu điểm của phương thức mã hóa khóa công khai.

Phương thức mã hóa lai mã hóa bản thân dữ liệu bằng phương thức mã hóa khóa chung xử lý nhanh, rồi chỉ mã hóa riêng khóa chung đó (khóa phiên) bằng khóa công khai của người nhận để gửi đi, giải quyết được cả vấn đề tốc độ lẫn vấn đề phân phối khóa. TLS chính là phương thức này. Phương án 1 nói về hàm băm, không phải mã hóa. Đây không phải là phương thức mã hóa hai lớp như phương án 3, hay xử lý toàn bộ bằng khóa công khai như phương án 4.

Việc mã hóa để bảo vệ tính bảo mật được thực hiện bằng khóa công khai của B, người nhận. Vì chỉ B mới giữ khóa bí mật tạo thành cặp với nó nên chỉ B mới giải mã được. Việc biến đổi bằng khóa bí mật của A là chữ ký số chứ không phải mã hóa. Khóa công khai của A thì ai cũng lấy được nên nếu mã hóa bằng khóa đó thì không ai giải mã được, cũng không giữ được tính bảo mật. Khóa bí mật của B thì chỉ B giữ nên A không thể dùng.

Vì khóa dùng để mã hóa là khóa công khai của người nhận, nên chỉ khóa bí mật của người nhận — chiếc khóa tạo thành cặp với nó — mới giải mã được. Khóa công khai của người nhận chính là khóa đã dùng để mã hóa, không thể dùng nó để đưa về nguyên trạng. Khóa bí mật của người gửi thì chỉ người gửi giữ. Khóa công khai của người gửi là khóa dùng để kiểm chứng chữ ký số, không dùng để giải mã văn bản mật.

Hàm băm có tính chất là chỉ cần đầu vào thay đổi nhỏ thì đầu ra thay đổi lớn, nên dùng được để phát hiện giả mạo tệp. Phương án 1 trái với tính một chiều nên không thể khôi phục (chính vì vậy đây không phải là mã hóa). Phương án 2 cũng sai, đầu ra luôn có độ dài cố định bất kể độ dài đầu vào (nếu là SHA-256 thì là 256 bit). Phương án 4 cũng sai, tính khó va chạm — khó tìm ra dữ liệu khác cho cùng một giá trị — là yêu cầu bắt buộc.

Salt là kỹ thuật thêm một chuỗi ngẫu nhiên khác nhau theo từng người dùng vào mật khẩu trước khi băm, do đó dù cùng mật khẩu thì giá trị lưu cũng khác nhau, khiến rainbow table đã tính toán trước không dùng được. Phương án 3 là mục đích của stretching — lặp lại phép tính hàng nghìn lần — là biện pháp khác với salt. Phương án 1 trái với tính một chiều của hàm băm. Phương án 4 không có hiệu quả như vậy.

Việc mã hóa toàn bộ đĩa khiến nội dung không đọc được nếu chưa qua xác thực khi khởi động, nên hiệu quả với biện pháp chống rò rỉ thông tin khi bị mất hay bị trộm. Phương án 2 sai, vì sau khi đã đăng nhập chính thức thì dữ liệu ở trạng thái đã giải mã và đọc được nên không phải biện pháp chống mã độc. Phương án 3 là vai trò của mã hóa truyền thông hay mã hóa từng tệp. Phương án 4 là điều đạt được nhờ kiểm soát truy cập.

Sự suy yếu của mật mã là hiện tượng mật mã trở nên không còn an toàn do năng lực máy tính tăng lên hay phát hiện điểm yếu của phương thức. Định kỳ rà soát lại phương thức và độ dài khóa, giữ thể chế có thể chuyển đổi là biện pháp phòng bị, việc cân nhắc chuyển sang mật mã chống máy tính lượng tử nhắm đến tương lai cũng thuộc dạng này. Phương án 1 là chuyện vận hành mật khẩu, khác với sự suy yếu của mật mã. Phương án 3 làm mất tính bảo mật ngay khi để lại bản sao văn bản thường. Phương án 4 là sự bỏ mặc nguy hiểm, sai.

Chữ ký số được tạo bằng cách biến đổi giá trị băm của văn bản bằng khóa bí mật của người gửi. Vì chỉ bản thân người đó giữ khóa bí mật nên có thể chứng tỏ chính người đó đã tạo ra và không có giả mạo. Việc dùng khóa công khai của người nhận là mã hóa để bảo vệ tính bảo mật, không phải chữ ký. Khóa bí mật của người nhận thì chỉ người nhận giữ. Khóa công khai của người gửi là khóa dùng để kiểm chứng chữ ký, không dùng để tạo ra.

Vì chữ ký được tạo bằng khóa bí mật của người gửi nên kiểm chứng bằng khóa công khai của người gửi — chiếc khóa tạo thành cặp với nó. Khóa bí mật của người gửi thì chỉ bản thân người đó giữ nên người nhận không dùng được. Khóa công khai của người nhận là khóa người gửi dùng khi mã hóa để bảo vệ tính bảo mật, khóa bí mật của người nhận là khóa dùng để giải mã văn bản mật gửi cho mình — không cái nào dùng để kiểm chứng chữ ký.

Chữ ký được tạo bằng khóa bí mật của người gửi A, kiểm chứng bằng khóa công khai của A. Mã hóa thực hiện bằng khóa công khai của người nhận B, giải mã bằng khóa bí mật của B. Chỉ phương án thứ ba thỏa mãn cả hai chiều này. Ba phương án còn lại đều dùng khóa bí mật của đối phương (điều không thể vì chỉ bản thân người đó giữ), hoặc mã hóa bằng khóa công khai của chính mình (không ai giải mã được) — có ít nhất một chiều bị đảo ngược nên không thành lập được.

Điều mà chữ ký số cho biết là ba thứ: phát hiện giả mạo (tính toàn vẹn), người gửi đúng là bản thân người đó, và chống chối bỏ. Vì nội dung văn bản vẫn được gửi ở dạng văn bản thường nên không thể ngăn việc xem trộm (tính bảo mật); nếu muốn giấu cả nội dung thì cần mã hóa bằng khóa công khai của người nhận. Nếu người nhận sửa nội dung thì việc kiểm chứng sẽ không qua được, nên cũng không thể sửa rồi khẳng định là của người gửi. Chữ ký ngược lại là cơ chế bịt kín việc chối bỏ.

MAC được tạo từ khóa bí mật mà cả người gửi và người nhận cùng chia sẻ, nên người nhận cũng tạo ra được cùng giá trị đó, không thể chứng minh với bên thứ ba rằng "chỉ người gửi mới tạo được". Do đó không thể chống chối bỏ. Việc phát hiện giả mạo, xác nhận là đối tác đang chia sẻ khóa thì làm được, và xử lý cũng nhẹ. Khi cần cả chống chối bỏ thì dùng chữ ký số với khóa bí mật mà chỉ bản thân người đó giữ.

Chứng thư số là giấy chứng minh điện tử trong đó cơ quan chứng thực (CA) ký bằng khóa bí mật của chính mình lên khóa công khai và thông tin người sở hữu, giúp xác nhận khóa công khai nhận được đúng là của người đó. Khóa bí mật là thứ chỉ bản thân người đó cất giữ nghiêm ngặt, không phải thứ gửi cho CA. Việc mã hóa nội dung truyền thông do TLS v.v. đảm nhiệm, còn chứng thư dùng để xác nhận tính chính đáng của đối phương. Không có chức năng bảo đảm có nhiễm mã độc hay không.

Chứng thư gốc đứng ở đỉnh của chuỗi chứng thư, là chứng thư tự ký do cơ quan chứng thực tự ký cho chính mình, được cài sẵn trong hệ điều hành hay trình duyệt và trở thành điểm khởi đầu của sự tin cậy. Chính vì vậy nếu cài một chứng thư gốc không rõ nguồn gốc thì có nguy cơ tin nhầm trang giả là thật. Chứng thư nhận diện cá nhân là chứng thư người dùng. Mô tả giống danh sách chứng thư gần với danh sách thu hồi (CRL), nhưng CRL là danh sách các chứng thư bị thu hồi trước hạn chứ không phải đã hết hạn. Không chứa khóa chung.

Do khóa bí mật bị rò rỉ hay người liên quan nghỉ việc v.v., chứng thư có thể bị thu hồi trước thời hạn hiệu lực. Danh sách các chứng thư đã bị thu hồi là CRL (danh sách thu hồi chứng thư), còn phương thức hỏi trực tuyến trạng thái từng chứng thư một là OCSP. SPF và DKIM là cơ chế xác nhận nguồn gửi của email, SAML và OAuth là chuẩn cho đăng nhập một lần hay ủy quyền, AES và RSA là bản thân các phương thức mã hóa — không cái nào dùng để xác nhận thu hồi.

HTTPS mã hóa truyền thông bằng TLS, và chứng thư máy chủ xác nhận rằng nơi kết nối đến đúng là máy chủ được ghi trên chứng thư, nên trở nên mạnh hơn trước việc nghe trộm hay sửa đổi trên đường truyền. Tuy nhiên điều chứng thư thể hiện là việc nhận diện và xác định danh tính đối phương, không bảo đảm sự phù hợp của thể chế quản lý thông tin, độ an toàn của tệp phân phối, hay tình hình kinh doanh của doanh nghiệp. Cần lưu ý rằng cả trang phishing cũng có thể dùng HTTPS.

Sự khác biệt giữa DV, OV, EV nằm ở mức độ nghiêm ngặt của việc xác nhận danh tính mà cơ quan chứng thực thực hiện. DV chỉ xác nhận quyền quản lý tên miền, OV còn xác nhận cả sự tồn tại thực của tổ chức, EV thực hiện thẩm tra nghiêm ngặt hơn nữa. Không phải là thuật toán mã hóa hay độ dài khóa thay đổi theo loại, cũng không phải thời hạn hiệu lực được quyết định theo loại. Chênh lệch phí là kết quả của công sức thẩm tra, bản chất của sự khác biệt nằm ở nội dung thẩm tra.

Ba yếu tố xác thực là tri thức (điều chỉ bản thân người đó biết), sở hữu (vật chỉ bản thân người đó có) và sinh trắc (đặc điểm của chính bản thân người đó). Tương ứng với sở hữu là phương thức dùng ứng dụng điện thoại thông minh, thẻ IC, hay token phần cứng. Mật khẩu và câu hỏi bí mật đều là tri thức, còn đối chiếu vân tay là sinh trắc. Kết hợp các yếu tố khác nhau thì trở thành xác thực đa yếu tố.

Xác thực đa yếu tố là phương thức kết hợp từ 2 loại trở lên trong số các yếu tố khác nhau: tri thức, sở hữu, sinh trắc, và tổ hợp mật khẩu (tri thức) với thẻ IC (sở hữu) là tương ứng. Câu hỏi bí mật, mật khẩu thứ hai, ngày sinh hay mã số nhân viên đều là tri thức, tuy chia bước xác nhận thành 2 lần nên là xác thực hai bước, nhưng vẫn chỉ một loại yếu tố nên không phải xác thực đa yếu tố. Sự phân biệt này thường được hỏi trong kỳ thi.

Khi làm phán định nghiêm ngặt hơn thì khó chấp nhận nhầm người khác hơn, nhưng đổi lại bản thân người thật cũng dễ bị từ chối hơn. Tức là tỷ lệ chấp nhận nhầm người khác (FAR) giảm xuống, còn tỷ lệ từ chối nhầm người thật (FRR) tăng lên. Hai chỉ số này có quan hệ đánh đổi qua ngưỡng phán định nên không thể cùng giảm hay cùng tăng. Ở những nơi ưu tiên an toàn như ra vào khu vực mật, người ta chấp nhận sự bất tiện khi người thật không vào được để đặt cấu hình giảm FAR.

EER là tỷ lệ lỗi tại điểm mà tỷ lệ từ chối nhầm người thật (FRR) bằng với tỷ lệ chấp nhận nhầm người khác (FAR), là thước đo để so sánh độ chính xác tổng hợp giữa các thiết bị, giá trị càng nhỏ thì độ chính xác càng cao. Tuy nhiên lỗi không trở thành 0, nên không thể nói là không xảy ra từ chối người thật, cũng không thể nói tỷ lệ chấp nhận nhầm người khác luôn là 0. EER là chỉ số về độ chính xác, không liên quan đến tốc độ xử lý. Trong vận hành thực tế, người ta dịch chuyển ngưỡng tùy theo mục đích sử dụng.

Mật khẩu dùng một lần là mật khẩu dùng một lần rồi bỏ, nên dù giá trị bị biết do nghe lén hay nhìn trộm cũng không bị dùng lại. Đây không phải là để giảm số ký tự cần nhớ, và phần lớn giá trị được ứng dụng chuyên dụng hay token tạo ra. Đây cũng không phải cơ chế ngăn thiết bị bị nhiễm mã độc hay ngăn bản thân việc rò rỉ thông tin từ máy chủ xác thực. Một phương thức có mục đích tương tự là xác thực challenge-response, không để bản thân mật khẩu chạy trên đường truyền.

Việc bảo đảm độ dài đủ cho mật khẩu có tác dụng lớn nhất trong việc khó bị phá, còn việc ngừng dùng chung là biện pháp chống tấn công dùng danh sách mật khẩu. Phần không nhớ hết thì quản lý bằng trình quản lý mật khẩu. Việc dùng chung khiến rò rỉ ở một nơi lan sang tất cả dịch vụ, việc dán giấy nhớ dễ bị nhìn trộm. Việc dùng chung ID khiến không thể lần theo thao tác của ai, trái với nguyên tắc quản lý tài khoản.

Xác thực dựa trên rủi ro là phương thức phán đoán mức độ nguy hiểm từ tình huống như thiết bị, khu vực, thời điểm v.v., chỉ yêu cầu xác nhận bổ sung khi phán đoán là nguy hiểm, giữ được sự tiện lợi lúc bình thường trong khi vẫn kìm hãm được đăng nhập trái phép. Đăng nhập một lần là cơ chế chỉ cần xác thực 1 lần để dùng được nhiều hệ thống. Xác thực challenge-response là phương thức dùng số ngẫu nhiên khác nhau mỗi lần, không để mật khẩu chạy trên đường truyền. CAPTCHA là cơ chế phán định là con người hay chương trình tự động.

FIDO2 hay passkey là phương thức trả về chữ ký bằng khóa bí mật lưu trong thiết bị của người dùng. Vì phía máy chủ không lưu bí mật dùng chung nên dù thông tin bị rò rỉ từ máy chủ cũng không bị lạm dụng, và vì cấu trúc chỉ trả chữ ký cho đúng trang chính thức nên cũng mạnh trước phishing. Đây không phải mã hóa mật khẩu để gửi, mà về căn bản không dùng mật khẩu. Khóa bí mật do thiết bị giữ, không phải thứ máy chủ quản lý tập trung.

Xác thực là xác nhận đối phương tự xưng có đúng là bản thân người đó không, ủy quyền là quyết định cho phép người đã xác nhận là bản thân đó làm gì, thứ tự là xác thực trước rồi mới đến ủy quyền. Phương án 1 sai vì đã đổi chỗ hai khái niệm. Việc đăng nhập được và việc được phép xem từng thông tin là chuyện khác nhau, ranh giới như "thông tin nhân sự chỉ phòng nhân sự" chính là vai trò của ủy quyền. Đây cũng không phải sự phân biệt theo nơi triển khai.

RBAC gộp các quyền cần thiết theo từng vai trò ứng với chức vụ, rồi gán người vào vai trò, nên khi có thay đổi nhân sự chỉ cần đổi vai trò là xong, việc kiểm kê quyền cũng có thể thực hiện theo đơn vị vai trò. Phương án 1 là mô tả về kiểm soát truy cập tùy ý (DAC), phương án 2 là kiểm soát truy cập bắt buộc (MAC). Cách đặt riêng lẻ như phương án 4 không dùng khái niệm vai trò nên không phải RBAC, và sẽ trở nên không quản lý nổi khi số người tăng lên.

Nguyên tắc quyền tối thiểu là cách nghĩ chỉ cấp quyền tối thiểu cần thiết cho công việc, và nhanh chóng loại bỏ khi không còn cần nữa. Quyền càng rộng thì thiệt hại do thao tác nhầm hay do gian lận nội bộ càng lớn. Việc cấp rộng hơn để phòng xa, cấp cho cả bộ phận quyền giống cấp trên, hay cấp quyền quản trị khi phân vân — đều là cấp quyền quá mức, trái với nguyên tắc.

Phân chia nhiệm vụ là việc tách người đề nghị và người phê duyệt, nhờ tách vai trò và quyền hạn mà gian lận không thể hoàn tất chỉ bởi một người, sai sót cũng có thể được phát hiện bằng con mắt của người thứ ba. Trong tình trạng nêu ra, sự kiềm chế lẫn nhau này không hoạt động. Tải của người phụ trách, tốc độ phản hồi hệ thống, hay công sức quản lý ID đều là chuyện hiệu quả, không giải thích được vấn đề về mặt kiểm soát.

ID đặc quyền có thể làm được gần như mọi thứ nên nguyên tắc là chỉ dùng khi cần thiết, ghi chép lại việc cho mượn - trả lại và nội dung công việc. Nếu dùng chung ID thì không thể lần theo thao tác của ai. Nếu luôn làm việc bằng ID đặc quyền thì thiệt hại do thao tác nhầm hay nhiễm mã độc sẽ lan rộng ngay lập tức. Nhật ký thao tác phải được người khác ngoài bản thân kiểm tra mới có tác dụng kiềm chế, nên chỉ tự bản thân xác nhận là chưa đủ.

Khi thuyên chuyển, phải đồng thời cấp quyền của bộ phận mới và loại bỏ chắc chắn quyền của bộ phận cũ. Nếu chỉ cấp thêm thì quyền sẽ chồng chất (quyền còn sót lại), trở thành trạng thái trái với nguyên tắc quyền tối thiểu. Nếu trì hoãn rà soát hay chờ bản thân người đó phản ánh thì trong suốt thời gian đó quyền không cần thiết vẫn còn tồn tại. Khi nghỉ việc cũng vậy, cần dừng tài khoản không chậm trễ.

Zero trust là tư duy không đặt tiền đề "trong công ty thì an toàn", mà kiểm chứng mọi truy cập, kết hợp việc xác nhận người dùng và thiết bị, quyền tối thiểu, mã hóa truyền thông và giám sát liên tục. Phương án 1 chính là tiền đề tin tưởng phía trong ranh giới của kiểu truyền thống. Phương án 3 là hiểu lầm, không có nghĩa là bỏ phòng thủ biên giới mà là thêm tiền đề không tin cả phía trong. Phương án 4 là cấm hoàn toàn truy cập từ bên ngoài, là một tư duy khác với zero trust.